CAN-Bus messen mit Multimeter
Wie man mit einem Multimeter CAN-Bus prüfen kann – Ausführliche Anleitung
Die Diagnose von CAN-Bus-Systemen ist eine technische Aufgabe, die durch den Einsatz eines Multimeters erheblich vereinfacht wird. Obwohl das Messgerät dabei nur begrenzte Informationen liefert, ermöglicht es doch die grundlegende Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Systeme, indem Widerstandsmessung oder Spannungsmessung durchgeführt werden.
Der folgende Artikel erklärt, wie genau ein Multimeter zur Prüfung eines CAN-Bus-Systems verwendet werden kann.
Inhalt
Grundlagen zum CAN-Bus
Das Controller Area Network, kurz CAN-Bus, ist ein standardisiertes Kommunikationssystem, das ursprünglich für die Automobilindustrie entwickelt wurde, um eine effiziente Datenübertragung zwischen verschiedenen elektronischen Steuergeräten (ECUs) in einem Fahrzeug zu ermöglichen.
Der CAN-Bus arbeitet nach dem Prinzip der differenziellen Signalübertragung und besteht aus zwei Leitungen, CAN-High und CAN-Low, über die die Kommunikation stattfindet. Diese Leitungen übertragen Daten durch das Erzeugen von Spannungsdifferenzen: Wenn keine Daten übertragen werden, beträgt die Spannung auf beiden Leitungen etwa 2,5 Volt. Während der Datenübertragung erhöht sich die Spannung auf der CAN-High-Leitung, während sie auf der CAN-Low-Leitung abfällt.
Ein entscheidender Vorteil des CAN-Bus liegt in seiner Fehlertoleranz und Robustheit, da das System weiterhin funktioniert, selbst wenn eine der beiden Leitungen ausfällt. Daneben ermöglicht das System eine effiziente Nutzung der Bandbreite, indem es die Datenübertragung nach Prioritäten organisiert.
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Mögliche Störungen im CAN-Bus
In einem CAN-Bus-System kann es aufgrund verschiedener Faktoren zu Störungen kommen:
- Elektrische Störungen und EMV-Probleme: Da der CAN-Bus auf elektrischer Kommunikation basiert, können elektromagnetische Interferenzen das Signal stören. Solche Störungen können durch nahe gelegene elektrische Geräte, unsachgemäße Verkabelung oder unzureichende Abschirmung verursacht werden.
- Fehlerhafte oder beschädigte Hardware: Dies kann Probleme umfassen wie eine defekte ECU, defekte Verbindungen, unterbrochene Kabel oder defekte Endwiderstände. Diese Hardwareprobleme können zu Kommunikationsfehlern oder einem vollständigen Ausfall des CAN-Bus führen.
- Überlastung des Netzwerks: Wenn zu viele Nachrichten gleichzeitig gesendet werden oder wenn ein Gerät versucht, eine Nachricht mit einer sehr hohen Priorität ständig zu senden, kann dies zu einer Überlastung des Netzwerks führen. In solchen Fällen können Nachrichten verzögert werden oder verloren gehen.
- Softwarefehler: Fehler in der Software oder Firmware eines Geräts können dazu führen, dass es falsche oder unerwartete Nachrichten sendet, was zu Fehlfunktionen im Netzwerk führen kann.
- Probleme mit der Bus-Topologie und Terminierung: Der CAN-Bus erfordert eine bestimmte physikalische Konfiguration und korrekte Terminierung, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Probleme können auftreten, wenn die Leitungen zu lang sind, wenn die Bus-Topologie nicht richtig befolgt wurde, oder wenn die Terminierungswiderstände fehlen oder falsch platziert sind.
Diese Störungen erfordern eine gründliche Diagnose und sorgfältige Behebung, um die ordnungsgemäße Funktion des CAN-Bus-Systems sicherzustellen.
CAN-Bus mit Multimeter messen
Bevor die Prüfung des CAN-Bus-Systems mit einem Multimeter beginnt, sollten alle notwendigen Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Dazu gehört zuerst einmal das Abschalten der Stromversorgung. Weiterhin ist es notwendig, die genaue Position der CAN-High und CAN-Low Leitungen zu identifizieren. Hier können Handbücher oder Schaltpläne des spezifischen Systems hilfreich sein.
Durchführung der Widerstandsprüfung am CAN-Bus mit Multimeter
Um einen CAN-Bus auf Kurzschlüsse zu überprüfen, kann mit dem Multimeter eine Widerstandsmessung durchgeführt werden.
Dazu muss der CAN-Bus inaktiv sein. Bei der Messung in Fahrzeugen ist daher die Zündung auszuschalten und die Fahrzeugbatterie abzuklemmen. Vor der Messung sollte etwa 5 Minuten gewartet werden, bis sich sämtliche Kondensatoren im System entladen haben.
1. Zuerst ist das Messgerät auf den Widerstandsmessmodus (Ω) einzustellen.
2. Anschließend werden die Messleitungen an die CAN-High und CAN-Low Leitungen angeschlossen.
3. Der gemessene Widerstand zwischen den beiden Leitungen sollte bei etwa 60 Ω liegen. Ein signifikant niedrigerer Widerstandswert könnte auf einen Kurzschluss hinweisen.
Info: Die beiden 120 Ω Abschlusswiderstände sind parallel geschaltet und bilden somit einen Ersatzwiderstand von 60 Ω nach zugrunde liegender Formel Rx = R1xR2/R1+R2 = 120×120/120+120 = 60 Ω.
Durchführung der Spannungsprüfung am CAN-Bus mit Multimeter
Um die Spannung auf dem CAN-Bus zu prüfen, kann mit dem Multimeter eine Spannungsmessung durchgeführt werden.
Dazu kann der rezessive CAN-Bus Pegel gegen Masse (Erdung) gemessen werden. Nachdem die Messleitungen an die CAN-High und CAN-Low Leitungen angeschlossen wurden, muss in Fahrzeugen die Zündung eingeschaltet werden. Anschließend kann der Spannungswert im Ruhezustand, also wenn keine Daten übertragen werden, ermittelt werden.
1. Zuerst ist das Multimeter auf den Gleichspannungsmessmodus (DC) einzustellen.
2. Anschließend werden die Messleitungen an die CAN-High bzw. die CAN-Low Leitung und Masse angeschlossen.
3. Die gemessene Spannung sollte auf beiden Leitungen um die 2,5 Volt betragen. Bei CAN-H sind es ca. 2,4 Volt, Bei CAN-L sind es ca. 2,6 Volt. Spannungsunterschiede außerhalb dieses Bereichs können auf ein mögliches Problem hinweisen.
Begrenzte Informationsgewinnung mit einem Multimeter
Obwohl ein Multimeter für den Kfz-Bereich ein wertvolles Instrument für die grundlegende Diagnose des CAN-Bus ist, hat es dennoch seine Einschränkungen.
Es kann lediglich Spannungen und Widerstände messen, aber es kann keine detaillierten Informationen über die Daten, die auf dem CAN-Bus übertragen werden, liefern. Es ist nicht in der Lage, Probleme wie Datenkollisionen, fehlerhafte Botschaften oder Timing-Probleme zu erkennen. Ebenso kann es nicht die Qualität des Signals oder seine Zeitstruktur analysieren. Daher können mit einem Multimeter zwar einige grundlegende elektrische Probleme erkannt werden, eine umfassende Überprüfung und Fehlersuche im CAN-Bus erfordert jedoch speziellere Werkzeuge.
Für eine umfassendere Diagnose des CAN-Bus können spezialisierte Werkzeuge wie CAN-Bus-Tester oder Oszilloskope eingesetzt werden.
CAN-Bus-Tester
CAN-Bus-Tester können spezifische Fehler im CAN-Bus erkennen und diagnostizieren, die mit einem Multimeter nicht erkannt werden können. Sie können beispielsweise die Kommunikation auf dem Bus überwachen, bestimmte Nachrichten senden oder empfangen und detaillierte Informationen über die auf dem Bus übertragenen Daten liefern.
Oszilloskope
Oszilloskope können die Qualität des Signals auf dem CAN-Bus analysieren. Sie sind in der Lage, das Signal im Zeitverlauf darzustellen, wodurch Details wie Signalform, Amplitude, Phasenverschiebung und andere Aspekte sichtbar werden. Dies kann bei der Diagnose von Problemen wie Signalverzerrungen, Timing-Problemen oder elektromagnetischen Interferenzen hilfreich sein.
Erfahren Sie mehr über zur Frage: Multimeter oder Oszilloskop
Die Verwendung dieser spezialisierten Werkzeuge erfordert aber spezielle Kenntnisse und Erfahrungen, die über den Einsatz eines Multimeters beim Messen am CAN-Bus hinausgehen. Bei komplexen Problemen oder wenn die Ergebnisse der Multimeter Tests nicht eindeutig sind, kann es ratsam sein, einen Experten hinzuzuziehen.
Die Überprüfung des CAN-Bus mit einem Multimeter kann ein effektiver erster Schritt zur Diagnose grundlegender elektrischer Probleme sein. Für eine tiefgreifende Analyse und Fehlerbehebung sind jedoch spezialisiertere Werkzeuge und Expertenwissen erforderlich, um die Komplexität und Besonderheiten des CAN-Bus vollständig zu adressieren.
Informieren Sie sich im Multimeter Test über passende Geräte, die zum CAN-Bus messen mit Multimeter geeignet sind.